2019-2020学年人教版生物选修三同步导练课时作业2　基因工程的基本操作程序

2019-2020学年人教版生物选修三同步导练课时作业2　基因工程的基本操作程序

课时作业 2 基因工程的基本操作程序 一、选择题 1．下列属于获取目的基因的方法是( ) ①利用 mRNA 反转录形成 ②从基因组文库中提取 ③从受体细胞中提取 ④利用 PCR 技术 ⑤利用 DNA 转录 ⑥人工合成 A．①②③⑤ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②④⑥ 解析：受体细胞是接受目的基因并使之表达的细胞。DNA 转录形 成信使 RNA。目的基因属于外源基因，不能从受体细胞中提取。利用 DNA 转录合成的是 RNA 不是目的基因。 答案：D 2．基因工程常用的受体细胞有( ) ①大肠杆菌 ②枯草杆菌 ③支原体 ④动植物细胞 A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①②④ 解析：支原体太小了，细胞中唯一可见的细胞器是核糖体，而基 因工程要求基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达，因为支原体 结构的限制，其所具有的功能不能满足基因工程对细胞的要求，故支 原体不能作为受体细胞。 答案：D 3．不属于目的基因与运载体结合过程的是( ) A．用一定的限制酶切割质粒，露出黏性末端 B．用同种限制酶切割目的基因，露出黏性末端 C．将切下的目的基因插入质粒的切口处 D．将重组 DNA 导入受体细胞进行扩增 解析：目的基因与运载体结合的过程就是构建重组 DNA 的过程。 答案：D 4．应用基因工程技术诊断疾病的过程中必须使用基因探针才能达 到探测疾病的目的。基因探针是指( ) A．用于检测疾病的医疗器械 B．用放射性同位素或荧光分子等标记的 DNA 分子 C．合成β珠蛋白的 DNA D．合成苯丙羟化酶的 DNA 片段 解析：基因探针是具有特定序列的单链 DNA，作用是能检测是否 含有目的基因，运用了 DNA 分子杂交技术；基因探针＝目的基因＋ 放射性同位素标记。 答案：B 5．基因工程中因受体细胞不同，目的基因导入的方法也不同，下 列叙述不正确的是( ) A．将目的基因导入棉花细胞内常用花粉管通道法 B．将目的基因导入老鼠细胞内常用显微注射法 C．将目的基因导入大肠杆菌内常用感受态细胞转化法 D．将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌转化法 解析：小麦是单子叶植物，其受伤后不能分泌酚类物质，农杆菌 对它没有感染能力。 答案：D 6．下列关于基因表达载体构建的相关叙述，不正确的是( ) A．需要限制酶和 DNA 连接酶 B．必须在细胞内进行 C．抗生素抗性基因可作为标记基因 D．启动子位于目的基因的首端 解析：基因表达载体的构建是指目的基因与载体结合，在此过程 中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用 DNA 连接酶将互补的 末端连接起来；基因表达载体的构建是在细胞外进行的；基因表达载 体包括启动子(位于基因首端使转录开始)、终止子、目的基因和标记 基因。 答案：B 7．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( ) A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA 反转录获得 B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 解析：由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中，没有胰岛素基 因转录的 mRNA，A 项错误；表达载体的复制启动于复制原(起)点， 胰岛素基因的表达启动于启动子，B 项错误；标记基因的作用是为了 鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选 出来，C 项正确；启动子在胰岛素基因的转录中起作用，终止密码子 在胰岛素基因的翻译中起作用，D 项错误。 答案：C 8．下图表示一项重要的生物技术，对图中物质 a、b、c、d 的描 述，正确的是( ) A．a 通常存在于细菌体内，是目前该生物技术中唯一的运载体 B．b 识别特定的核苷酸序列，并将 A 与 T 之间的氢键切开 C．c 连接双链间的 A 和 T，使黏性末端处碱基互补配对 D．若要获得已知序列的 d，可采用化学合成方法 解析：a 为环状双链 DNA，推测其为质粒，可作为基因工程的载 体，但不是唯一的，动植物病毒等也可作为基因工程的载体。能将双 链 DNA 打开，形成黏性末端，所以 b 推测为限制酶，它可以识别特 定的核苷酸序列，但作用部位是磷酸二酯键，而不是氢键。c 推测为 DNA 连接酶，作用部位也是磷酸二酯键，而不是氢键。d 能与 a 连接， 所以 d 推测为目的基因，如果序列已知可以采用化学合成法获得。 答案：D 9．继在上海和安徽首次发现 H7N9 禽流感病例，我国多地出现禽 流感疫情，为此某研究小组为了研制预防 H7N9 禽流感病毒的疫苗， 开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列有关叙述错误 的是( ) 禽流感病毒 ――→提取 RNA ――→① DNA ――→选择性扩增 Q 基因 ――→② 携带 Q 基因的重组质粒 ――→③ 导入大肠杆菌 ――→④ 表达 Q 蛋白 A．步骤①所代表的过程是反转录 B．步骤②需使用限制酶和 DNA 连接酶 C．步骤③可用 CaCl2 处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态 D．检验 Q 蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与患禽流感康复的 鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验 解析：由图可知：步骤①是由 RNA 合成 DNA 的过程，表示反转 录，选项 A 正确；步骤②是把目的基因与质粒连接，构建重组质粒的 过程，该过程需使用限制酶和 DNA 连接酶，选项 B 正确；步骤③可 用 CaCl2 处理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态，选项 C 错误；检 验 Q 蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进 行抗原—抗体特异性反应实验，选项 D 正确。 答案：C 10．基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的，在基因操 作的基本步骤中，不进行碱基互补配对的步骤是( ) A．人工合成目的基因 B．目的基因与载体结合 C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测和表达 解析：目的基因的合成、检测和表达以及与载体结合都发生碱基 互补配对行为。将目的基因导入受体细胞不进行碱基互补配对。 答案：C 二、综合题 11．科学家通过基因工程方法，培育了能抗棉铃虫的棉花植株—— 抗虫棉。其过程大致如图所示。根据题意，回答下列问题。 (1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是： ________________ 、 ________________ 、 ________________ 、 ________________。 (2)Ti 质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有 TDNA，把目的基因 插入Ti 质粒的TDNA中是利用TDNA___________________的特点。 (3)Bt 毒蛋白基因转入普通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在 基因工程中称为________________。 (4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的是 ____________________________________。 (5)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键 是___________________________________，这需要通过检测才能知 道，检测采用的方法是________________________________________。 解析：农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法。利 用它能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，以及其 Ti 质粒上的 TDNA 能转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体 DNA 上的特 点，可以把目的基因插入其 Ti 质粒的 TDNA 中，借助其作用使目的 基因成功导入受体细胞。 答案：(1)目的基因的获取 基因表达载体的构建 将目的基因导 入受体细胞 目的基因的检测与鉴定 (2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体 DNA 上 (3)转化 (4)农杆菌转化法 (5)目的基因是否插入了受体细胞的染色体 DNA 上 DNA 分子杂 交技术 12．请据图回答下列问题。 (1)基因工程的核心步骤是________________。 (2)利用________技术可以获得大量的目的基因。该技术利用 ________________的原理，将基因的核苷酸序列不断加以复制，使其 数量呈指数增长。 (3)图中________位于目的基因的首端，是________________识别 和结合的部位。抗生素抗性基因的作用是作为________________，用 于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。 解析：本题考查基因表达载体的组成及其构建。基因工程的核心 步骤是基因表达载体的构建；目的基因的获取方法很多，其中 PCR 技 术能迅速获得大量目的基因，其依据的原理是 DNA 双链复制原理； 基因表达载体必须包含目的基因、启动子、标记基因、终止子，其中 启动子位于目的基因的首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，驱 动基因转录为 mRNA，抗生素抗性基因作为标记基因用于鉴别受体细 胞中是否含有目的基因。 答案：(1)基因表达载体的构建 (2)PCR DNA 双链复制 (3)启 动子 RNA 聚合酶 标记基因 13．(2019 年高考·课标全国卷Ⅰ)基因工程中可以通过 PCR 技术 扩增目的基因。回答下列问题。 (1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以从基因文库 中获得。基因文库包括______________和________________。 (2)生物体细胞内的 DNA 复制开始时，解开 DNA 双链的酶是 __________。在体外利用 PCR 技术扩增目的基因时，使反应体系中的 模板 DNA 解链为单链的条件是____________________。上述两个解 链过程的共同点是破坏了 DNA 双链分子中的________。 (3)目前在 PCR 反应中使用 Taq 酶而不使用大肠杆菌 DNA 聚合酶 的主要原因是__________________。 解析：(1)基因文库包括基因组文库和 cDNA 文库，前者包括一种 生物的全部基因，后者只包括一种生物的部分基因。(2)体内进行 DNA 复制时，需要解旋酶和 DNA 聚合酶，解旋酶可以打开双链之间的氢 键，DNA 聚合酶可以催化磷酸二酯键的形成。在体外进行 PCR 扩增 时，利用高温即加热至 90～95℃变性破坏双链之间的氢键，解旋酶和 高温处理都破坏了 DNA 双链中碱基对之间的氢键。(3)由于在 PCR 过 程中，需要不断的改变温度，该过程中涉及较高温度处理变性，细胞 内的 DNA 聚合酶在高温处理下会变性失活，PCR 过程中需要用耐高 温的 DNA 聚合酶催化。 答案：(1)基因组文库 cDNA 文库 (2)解旋酶 加热至 90～95℃ 氢键 (3) Taq 酶热稳定性高，而大肠杆菌 DNA 聚合酶在高温下会变 性失活 14．大肠杆菌 pUC18 质粒是基因工程中常用的运载体。某限制酶 在此质粒上的唯一酶切位点位于 LacZ 基因中，如果没有插入外源基 因，LacZ 基因便可表达出β－半乳糖苷酶。当培养基中含有 IPTG 和 X －gal 时，X－gal 便会被β－半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成 蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工 程的主要流程。请分析并回答： (1)对已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。 (2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要 DNA 连接酶 恢复________键。 (3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是 ________ ； 大 肠 杆 菌 需 事 先 用 Ca2 ＋ 进 行 处 理 ， 目 的 是 ____________________________________________。 (4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有 大肠杆菌必需的营养物质____________________________________和 生长因子，还应加入 IPTG、X－gal 以及氨苄青霉素，其中加入氨苄 青霉素的作用是筛选出______________________________________。 (5)若观察到培养基上出现________色菌落，则说明大肠杆菌中已 成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有 LacZ 基 因，则不利于重组质粒的筛选，原因是__________________________。 解析：(1)PCR 技术是一种体外扩增 DNA 的方法。(2)DNA 连接 酶的作用是催化磷酸二酯键的形成。(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌 共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化；大肠杆菌需事先用 Ca2＋进行处 理，使其转变为一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态——感 受态。(4)培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，包括碳源、氮源、 无机盐、水和生长因子。氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，作用是 筛选出导入 pUC18 质粒的大肠杆菌。(5)若观察到培养基上出现白色 菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞 的大肠杆菌也含有 LacZ 基因，则无论大肠杆菌中是否导入重组质粒， 均会呈现蓝色菌落，故不利于重组质粒的筛选。 答案：(1)PCR (2)磷酸二酯 (3)进行转化 使大肠杆菌细胞处于感受态 (4)碳源、氮源、无机盐、水 导入 pUC18 质粒的大肠杆菌 (5)白 无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落